socket 阻塞与非阻塞 分析

 

目录

做笔记     1

非阻塞IO 和阻塞IO：     1

1 基本概念：     2

1.1 阻塞IO:: 2

1.2 非阻塞IO:: 2

2  IO模式设置：     2

2.1 SOCKET  2

2.3实现     2

2.4读     3

2.5 写     5

3 具体函数返回值分析     6

3.1recv：     6

3.2write：     6

3.3read：     7

3.4send：     7

 

 

 

非阻塞IO 和阻塞IO：

       在网络编程中对于一个网络句柄会遇到阻塞IO和非阻塞IO 的概念, 这里对于这两种socket先做一下说明：   

 1 基本概念：

   1.1 阻塞IO::

        socket 的阻塞模式意味着必须要做完IO 操作（包括错误）才会 返回。

 1.2 非阻塞IO::

         非阻塞模式下无论操作是否完成都会立刻返回，需要通过其他方式来判断具体操作是否成功。(对于connect，accpet操作，通过select判断， 对于recv，recvfrom，send，sendto通过返回值+错误码来判断)

 

2  IO模式设置：

 2.1 SOCKET

       对于一个socket是阻塞模式还是非阻塞模式的处理方法

       方法：：

      用fcntl设置;用F_GETFL获取flags,用F_SETFL设置flags|O_NONBLOCK;

      同时，recv,send 时使用非阻塞的方式读取和发送消息，即flags设置为MSG_DONTWAIT

 

2.3实现

 fcntl 函数可以将一个socket句柄设置成非阻塞模式: 

flags = fcntl(sockfd, F_GETFL,0);                     

  //获取文件的flags值。

fcntl(sockfd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);  

 //设置成非阻塞模式；

     flags  = fcntl(sockfd,F_GETFL,0);

fcntl(sockfd,F_SETFL,flags&~O_NONBLOCK);  

  //设置成阻塞模式；

      并在接收和发送数据时:

     将recv, send函数的最后有一个flag参数设置成MSG_DONTWAIT

      recv(sockfd, buff,buff_size,MSG_DONTWAIT);     //非阻塞模式的消息发送

    send(scokfd, buff, buff_size, MSG_DONTWAIT);   //非阻塞模式的消息接受

 

 

普通文件

       对于文件的阻塞模式还是非阻塞模式::

        方法1、open时，使用O_NONBLOCK；

        方法2、fcntl设置，使用F_SETFL，flags|O_NONBLOCK；

                                  

 

消息队列

        对于消息队列消息的发送与接受::

        //非阻塞  msgsnd(sockfd,msgbuf,msgsize(不包含类型大小),IPC_NOWAIT)

        //阻塞     msgrcv(scokfd,msgbuf,msgsize(**),msgtype,IPC_NOWAIT);

 

                                                             

 

 2.4读                

阻塞与非阻塞读的区别: 

//阻塞和非阻塞的区别在于没有数据到达的时候是否立刻返回．

读(read/recv/msgrcv):

       读的本质来说其实不能是读,在实际中,具体的接收数据不是由这些调用来进行,是由于系统底层自动完成的。read也好,recv 也好只负责把数据从底层缓冲copy 到我们指定的位置.

      对于读来说(read,或者recv) :

阻塞情况下:

      在阻塞条件下，read/recv/msgrcv的行为:

       1、如果没有发现数据在网络缓冲中会一直等待，

       2、当发现有数据的时候会把数据读到用户指定的缓冲区，但是如果这个时候读到的数据量比较少，比参数中指定的长度要小，read并不会一直等待下去，而是立刻返回。

       read 的原则::是数据在不超过指定的长度的时候有多少读多少，没有数据就会一直等待。

       所以一般情况下::我们读取数据都需要采用循环读的方式读取数据，因为一次read完毕不能保证读到我们需要长度的数据，

read 完一次需要判断读到的数据长度再决定是否还需要再次读取。

 

非阻塞情况下:

      在非阻塞的情况下，read的行为::

       1、如果发现没有数据就直接返回，

       2、如果发现有数据那么也是采用有多少读多少的进行处理．

       所以::read完一次需要判断读到的数据长度再决定是否还需要再次读取。

 

对于读而言::   阻塞和非阻塞的区别在于没有数据到达的时候是否立刻返回．

       recv 中有一个MSG_WAITALL 的参数::

       recv(sockfd, buff, buff_size, MSG_WAITALL),      在正常情况下recv是会等待直到读取到buff_size长度的数据，但是这里的WAITALL也只是尽量读全，在有中断的情况下recv还是可能会被打断，造成没有读完指定的buff_size的长度。

       所以即使是采用recv + WAITALL参数还是要考虑是否需要循环读取的问题，在实验中对于多数情况下recv (使用了MSG_WAITALL)还是可以读完buff_size，

      所以相应的性能会比直接read进行循环读要好一些。

 

注意:   

//使用MSG_WAITALL时，sockfd必须处于阻塞模式下，否则不起作用。

//所以MSG_WAITALL不能和MSG_NONBLOCK同时使用。

       要注意的是使用MSG_WAITALL的时候，sockfd必须是处于阻塞模式下，否则WAITALL不能起作用。

 2.5 写 

阻塞与非阻塞写的区别:    

    //写(send/write/msgsnd)::

写的本质也不是进行发送操作,而是把用户态的数据copy到系统底层去,然后再由系统进行发送操作,send，write返回成功，只表示数据已经copy到底层缓冲,而不表示数据已经发出,更不能表示对方端口已经接收到数据.     

 对于write(或者send)而言，

阻塞情况下::              

//阻塞情况下，write会将数据发送完。(不过可能被中断)

      在阻塞的情况下，是会一直等待，直到write完，全部的数据再返回．这点行为上与读操作有所不同。

        原因::

       读，究其原因主要是读数据的时候我们并不知道对端到底有没有数据，数据是在什么时候结束发送的，如果一直等待就可能会造成死循环，所以并没有去进行这方面的处理；

       写，而对于write,由于需要写的长度是已知的，所以可以一直再写，直到写完．不过问题是write是可能被打断吗，造成write一次只write 一部分数据, 所以write的过程还是需要考虑循环write, 只不过多数情况下一次write调用就可能成功.

 

非阻塞写的情况下::    

//

非阻塞写的情况下，是采用可以写多少就写多少的策略．与读不一样的地方在于，有多少读多少是由网络发送的那一端是否有数据传输到为标准，但是对于可以写多少是由本地的网络堵塞情况为标准的，在网络阻塞严重的时候，网络层没有足够的内存来进行写操作，这时候就会出现写不成功的情况，阻塞情况下会尽可能(有可能被中断)等待到数据全部发送完毕， 对于非阻塞的情况就是一次写多少算多少,没有中断的情况下也还是会出现write到一部分的情况.

 

 

3 具体函数返回值分析

3.1recv：

阻塞与非阻塞recv返回值没有区分，都是

 <0：出错，

=0：连接关闭，

>0接收到数据大小，

 

特别：非阻塞模式下

返回值 <0时并且(errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN)的情况下认为连接是正常的，继续接收。

        只是阻塞模式下

recv会阻塞着接收数据，非阻塞模式下如果没有数据会返回，不会阻塞着读，因此需要 循环读取。

3.2write：

阻塞与非阻塞write返回值没有区分，都是 

<0：出错，

=0：连接关闭，

>0发送数据大小，

 

特别：非阻塞模式下

返回值 <0时并且(errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN)的情况下认为连接是正常的，继续发送。

只是阻塞模式下

write会阻塞着发送数据，非阻塞模式下如果暂时无法发送数据会返回，不会阻塞着 write，因此需要循环发送。

3.3read：

阻塞与非阻塞read返回值没有区分，都是 

<0：出错，

=0：连接关闭，

>0接收到数据大小，

 

特别：非阻塞模式下

返回值 <0时并且(errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN)的情况下认为连接是正常的，继续接收。

只是阻塞模式下read会阻塞着接收数据，非阻塞模式下如果没有数据会返回，不会阻塞着读，因此需要 循环读取。

3.4send：

阻塞与非阻塞send返回值没有区分，都是 

<0：出错，

=0：连接关闭，

>0发送数据大小，

 

特别：非阻塞模式下

返回值 <0时并且(errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN)的情况下认为连接是正常的，继续发送。

只是阻塞模式下send会阻塞着发送数据，非阻塞模式下如果暂时无法发送数据会返回，不会阻塞着 send，因此需要循环发送。